KR102402786B1 - 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치 - Google Patents

투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치에 관한 것으로, 치과 단말로부터 환자의 치열 데이터가 접수되면 환자의 얼굴과 치열의 상태를 평가하는 진단 평가 항목을 선택 가능한 세부 항목으로 치과 단말에 제공하고, 치과 단말로부터 진단 평가 항목에 대한 선택을 응답 결과로 제공받아 추천 교정 옵션을 결정하여 치과 단말에 제공하는 진단 관리부, 환자의 치열 데이터를 접수하고, 추천 교정 옵션이 치과 단말에 제공된 상태로 치과 단말로부터 투명 교정기 제작 요청이 접수되면 리스트의 형태로 환자의 목표 치열에 대응하는 기본 교정 조건에 대한 교정 질의 항목을 생성하여 치과 단말에 제공하고, 치과 단말로부터 교정 질의 항목에 대한 응답을 교정 기준 데이터로 접수하는 접수 관리부, 치열 데이터에 대응하는 초기 모델을 생성하는 초기 모델 생성부, 및 교정 기준 데이터를 기반으로 초기 모델의 치아를 재배열하여 셋업 모델을 생성하는 셋업 모델 생성부를 포함한다.

Description

투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치{TOOTH MODEL GENERATING APPARATUS FOR MENUFACTURING CLEAR ALIGNER}
본 발명은 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명 교정기 제작 요청 접수 시 치과 의사에 제공된 교정 질의 항목에 대한 응답을 기초로 셋업 모델을 자동으로 생성함으로써 치과 의사의 교정 의도를 객관적으로 반영할 수 있는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고르지 않은 치열이나 부정교합 또는 안면 비대칭이나 주걱턱 등은 치아나 턱뼈의 발육 이상, 치아에 영향을 미치는 나쁜 습관, 또는 유전 등으로 인해 치아 및 구강악 등이 제자리에서 바르게 자라지 못하여 발생하는 것이 대부분이다.
이러한 여러가지 비정상적 컨디션은 개인의 첫인상에 다소 부정적인 작용을 하고, 음식물 섭취 등의 일상생활에서 불편함을 야기한다. 이는 치아 교정이나 상하악 정형에 관한 관심이 지속되는 이유이다.
치아의 교정 원리는 치아가 어떤 힘을 받을 때, 가해진 힘에 의해 이동하는 성질을 이용하는 것이다. 치아 교정을 위한 방법에는 여러가지가 있는데, 그 중 하나는 치아에 브라켓을 고정하고 브라켓을 철사로 연결하는 방법이 있다. 그런데 브라켓과 철사는 금속으로 이루어져 있으므로 눈에 쉽게 띄는 것은 물론 관리가 불편하다는 단점이 있다.
치아 교정 방법의 다른 하나는 투명 교정장치를 이용하는 방법이다. 투명 교정장치를 이용하는 방법은, 교정 전 치아의 상태에서 교정 후 치아의 상태로 변화하는 치아의 단계 별 모양이 적용된 다수의 투명 교정장치를 제작하고, 이를 환자의 치아에 차례로 장착하여 치열의 교정을 도모하는 방법이다. 투명 교정장치는 외부에서 잘 보이지 않고, 필요에 따라 장착과 분리가 자유로워 성인들 대상으로 많이 사용되고 있다.
투명 교정장치의 제작 방법은 치과 의사로부터 투명 교정기 제작이 요청되면 투명 교정기 제작 센터가 환자의 현재 치아 상태를 3차원적으로 재현한 치아 모델을 형성하고, 치아 모델로부터 각 치아를 분리한 후, 분리된 각 치아를 교정이 완료된 상태의 최종 치아 위치로 재배열하여 셋업(set-up) 모델을 제작한다. 여기에서, 투명 교정기 제작 센터는 치아를 3차원으로 촬영한 이미지 파일이나, 치아를 본 뜬 치아 인상체(impression)로 환자의 현재 치아 상태를 제공받을 수 있고, 치과 의사로부터 교정 지시 사항이 있는 경우 해당 교정 지시 사항을 반영하여 셋업 모델을 제작할 수 있다.
셋업 모델은 아날로그 방식으로 제작된 석고 모델이거나 디지털 방식으로 컴퓨터 상에서 제작된 가상(virtual)의 모델일 수 있다. 이와 같이 제작된 셋업 모델은 치과 의사에 의해 검토되어 승인되면 실물 투명 교정기로 제조된다. 이러한 셋업 모델 제작 방법은 치과 의사나 셋업 모델을 제작하는 사람의 주관적인 의도로 제작되므로 작업 편차가 크게 발생한다.
한국등록특허 제10-1510857(2015.04.03)호
본 발명의 일 실시예는 투명 교정기 제작 요청 접수 시 치과 의사에 제공된 교정 질의 항목에 대한 응답을 기초로 셋업 모델을 자동으로 생성함으로써 치과 의사의 교정 의도를 객관적으로 반영할 수 있는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치는 치과 단말로부터 환자의 치열 데이터가 접수되면 상기 환자의 얼굴과 치열의 상태를 평가하는 진단 평가 항목을 선택 가능한 세부 항목으로 상기 치과 단말에 제공하고, 상기 치과 단말로부터 상기 진단 평가 항목에 대한 선택을 응답 결과로 제공받아 추천 교정 옵션을 결정하여 상기 치과 단말에 제공하는 진단 관리부; 상기 환자의 치열 데이터를 접수하고, 상기 추천 교정 옵션이 상기 치과 단말에 제공된 상태로 상기 치과 단말로부터 투명 교정기 제작 요청이 접수되면 리스트의 형태로 상기 환자의 목표 치열에 대응하는 기본 교정 조건에 대한 교정 질의 항목을 생성하여 상기 치과 단말에 제공하고, 상기 치과 단말로부터 상기 교정 질의 항목에 대한 응답을 교정 기준 데이터로 접수하는 접수 관리부; 상기 치열 데이터에 대응하는 초기 모델을 생성하는 초기 모델 생성부; 및 상기 교정 기준 데이터를 기반으로 상기 초기 모델의 치아를 재배열하여 셋업 모델을 생성하는 셋업 모델 생성부를 포함한다.
여기에서, 상기 치열 데이터는 상기 환자의 치열을 3차원으로 촬영한 치아 이미지를 포함한다.
삭제
여기에서, 상기 기본 교정 조건은 상기 목표 치열의 악궁, 제1 기준 치아의 수평 방향 위치, 각도, 수직 방향 위치 및 상기 제1 기준 치아와 제2 기준 치아 간의 교합 평면의 위치를 포함한다.
여기에서, 상기 제1 기준 치아는 상악 1번 치아이고, 상기 제2 기준 치아는 대구치이다.
여기에서, 상기 접수 관리부는 상기 악궁의 형상에 대응하는 복수의 샘플 이미지를 상기 교정 질의 항목에 삽입하여 상기 치과 단말에 제공한다.
여기에서, 상기 셋업 모델 생성부는 상기 초기 모델에 상기 기본 교정 조건을 대입하여 상기 제1 및 제2 기준 치아를 배열하고, 나머지 치아를 자동으로 배열하여 상기 셋업 모델을 생성한다.
여기에서, 상기 초기 모델 생성부는 상기 치열 데이터로부터 치아와 잇몸을 분리하고, 상기 치아의 장축을 검출하여 가상의 3차원 이미지로 상기 초기 모델을 생성한다.
여기에서, 상기 초기 모델과 상기 셋업 모델을 기초로 시계열적 교정 단계 별 중간 모델을 생성하는 중간 모델 생성부를 더 포함한다.
여기에서, 상기 중간 모델 생성부는 상기 초기 모델과 상기 셋업 모델 간의 편차에 대응하는 치아 별 이동량을 산출하고, 상기 산출된 치아 별 이동량과 미리 설정된 치아 별 기준 이동량을 비교하여 치아 별 보조 교정물(attachment) 부착 여부를 판단한다.
여기에서, 상기 진단 평가 항목은 얼굴 평가 항목, 상악 전치 수직 위치 평가 항목, 상악 전치 전방 경사 평가 항목, 치아의 혼잡도 평가 항목 및 하악 각도 평가 항목 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 여기에서, 상기 추천 교정 옵션은 발치 여부를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치는 투명 교정기 제작 요청 접수 시 치과 의사에 제공된 교정 질의 항목에 대한 응답을 기초로 셋업 모델을 자동으로 생성함으로써 치과 의사의 교정 의도를 객관적으로 반영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 교정기 제조 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 치아 모델 생성 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 치아 모델 생성 장치에서 수행되는 치아 모델 생성 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 진단 평가 항목을 설명하는 예시도이다.
도 5는 초기 모델을 설명하는 예시도이다.
도 6은 셋업 모델을 설명하는 예시도이다.
도 7은 교정 부착물을 설명하는 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 교정기 제조 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 교정기 제조 시스템(1)은 치과 단말(100), 치아 모델 생성 장치(200) 및 투명 교정기 제조 장치(300)를 포함한다. 치과 단말(100)은 교정을 위해 내원한 환자의 정보를 입력 및 관리하기 위해 치과 병원에 설치될 수 있다.
치과 단말(100)은 환자의 치열 데이터를 치아 모델 생성 장치(200)에 제공할 수 있고, 치아 모델 생성 장치(200)로부터 제공된 교정 질의 항목에 대한 응답을 교정 기준 데이터로 생성하여 치아 모델 생성 장치(200)에 제공할 수 있다.
여기에서, 치열 데이터는 환자의 치열을 3차원으로 촬영한 치아 이미지를 포함할 수 있다. 예컨대, 치열 데이터는 3차원 스캐너로 환자의 치열을 촬영한 스캔 이미지(STL 파일) 및 CT 촬영 이미지(CBCT 파일) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 치열 데이터가 환자의 치열을 본 뜬 치아 인상체(impression)를 기반으로 생성된 3차원 그래픽 이미지일 수 있다.
그리고, 교정 질의 항목은 환자의 교정 후 목표 치열에 대응하는 기본 교정 조건을 치과 의사에게 질의하기 위해 치아 모델 생성 장치(200)로부터 리스트의 형태로 제공되는 항목으로서, 치과 의사에 의해 교정 질의 항목에 대한 응답이 치과 단말(100)에 입력될 수 있다.
예컨대, 기본 교정 조건은 목표 치열의 악궁(arch form), 제1 기준 치아의 수평 방향 위치, 각도, 수직 방향 위치 및 제1 기준 치아와 제2 기준 치아 간의 교합 평면의 위치를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 기준 치아는 상악 1번 치아이고, 제2 기준 치아는 대구치일 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 교정 질의 항목이 교정 모델을 생성하기 위한 다른 기본 교정 조건을 포함할 수 있다.
치과 단말(100)은 치아 모델 생성 장치(200)로부터 셋업 모델을 제공받아 화면 상에서 시뮬레이션할 수 있고, 셋업 모형에 대한 피드백 결과를 치아 모델 생성 장치(200)에 제공할 수 있다. 치과 단말(100)은 치아 모델 생성 장치(200)의 셋업 모델을 제공받기 위한 어플리케이션이 설치될 수 있고, 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터 등과 같은 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다.
치과 단말(100)은 치아 모델 생성 장치(200)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 치과 단말(100)이 치아 모델 생성 장치(200)와 동시에 연결될 수 있다. 치과 단말(100)은 치과 의사 및 환자 별로 부여되는 식별자와 치아 데이터, 교정 기준 데이터 및 셋업 모델을 연관시켜 저장 및 관리할 수 있다.
치아 모델 생성 장치(200)는 투명 교정기를 제작하기 위한 투명 교정기 제작 센터에 설치될 수 있다. 치아 모델 생성 장치(200)는 치과 단말(100)로부터 환자의 치열 데이터 및 교정 기준 데이터를 접수하고, 치열 데이터에 대응하는 초기 모델을 생성할 수 있다.
여기에서, 초기 모델은 치열 데이터로부터 치아와 잇몸을 분리(segmentation)하고, 치아의 장축을 검출하여 가상(virtual)의 3차원 이미지로 생성될 수 있다. 즉, 초기 모델은 환자의 치아를 3차원으로 구현하고, 3차원 방향으로 치아의 움직임에 대응하여 회전 가능한 이미지로 구현될 수 있다.
치아 모델 생성 장치(200)는 교정 기준 데이터를 기반으로 초기 모델의 치아를 재배열하여 자동으로 셋업 모델을 생성하고, 셋업 모델을 치과 단말(100)에 제공할 수 있다. 여기에서, 치아 모델 생성 장치(200)는 초기 모델에 기본 교정 조건을 대입하여 제1 및 제2 기준 치아를 배열한 후, 나머지 치아를 자동으로 배열하여 셋업 모델을 생성할 수 있다.
구체적으로, 치아 모델 생성 장치(200)는 기본 교정 조건에 따라 결정된 악궁에 제1 기준 치아를 결정된 수평 방향 위치, 각도 및 수직 방향 위치에 맞게 배열하고, 제2 기준 치아를 결정된 교합 평면의 위치에 맞게 배열한 후, 나머지 치아를 결정된 악궁 상에 자동으로 배열하여 셋업 모델을 생성할 수 있다.
즉, 치아 모델 생성 장치(200)는 치과 의사에게 질의-응답하는 형태로 기본 교정 조건을 객관적으로 획득함으로써 치과 의사의 교정 의도에 부합되고, 치과 의사나 교정 모델을 생성하는 사람 등의 주관적인 경험으로 인한 편차가 최소화된 셋업 모델을 생성할 수 있다.
치아 모델 생성 장치(200)는 교정 모델을 생성하는 사람에 의해 1차적으로 생성된 셋업 모델을 세부적으로 수정하여 최종 셋업 모델을 생성할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(200)는 치과 단말(100)에 최종 셋업 모델을 제공하여 치과 의사의 피드백 결과를 접수할 수 있고, 피드백 결과를 최종 셋업 모델에 반영하여 갱신할 수 있다.
치아 모델 생성 장치(200)는 초기 모델과 셋업 모델을 기초로 시계열적 교정 단계 별 중간 모델을 생성할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(200)는 초기 모델과 셋업 모델 간의 편차에 대응하는 각 치아 별 이동량을 산출하고, 산출된 치아 별 이동량과 미리 설정된 치아 별 기준 이동량을 비교하여 중간 모델 적용 중 환자의 치아에 부착되는 보조 교정물(attachment)의 부착 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 치아 모델 생성 장치(200)는 산출된 특정 치아의 이동량이 기준 이동량보다 큰 경우 해당 치아에 보조 교정물 부착이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
치아 모델 생성 장치(200)는 중간 모델 및 보조 교정물 부착 여부에 대한 정보를 치과 단말(100)에 제공할 수 있다. 치아 모델 생성 장치(200)는 투명 교정기 제작 장치(300)에 중간 모델을 제공하고, 중간 모델에 대응하는 실물 투명 교정기 제작을 요청할 수 있다.
투명 교정기 제작 장치(300)는 치아 모델 생성 장치(200)로부터 중간 모델을 제공받아 실물 투명 교정기를 제작한다. 투명 교정기 제작 장치(300)는 치아 모델 생성 장치(200)와 네트워크 연결되어 투명 교정기 제작 센터에 함께 설치될 수 있고, 3D 프린터기를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 치아 모델 생성 장치를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 치아 모델 생성 장치(200)는 접수 관리부(210), 진단 관리부(220), 초기 모델 생성부(230), 셋업 모델 생성부(240), 셋업 모델 갱신부(250), 중간 모델 생성부(260), 통신부(270) 및 제어부(280)를 포함할 수 있다. 접수 관리부(210)는 치과 단말(100)로부터 환자의 치열 데이터 및 교정 기준 데이터를 접수한다.
이를 위해, 접수 관리부(210)는 치과 단말(100)로부터 투명 교정기 제작 요청이 접수되는 경우 환자의 교정 후 목표 치열에 대응하는 기본 교정 조건을 교정 질의 항목으로 생성하여 치과 단말(100)에 제공할 수 있다. 여기에서, 접수 관리부(210)는 리스트의 형태로 교정 질의 항목을 생성하여 치과 단말(100)에 제공할 수 있고, 치과 단말(100)을 통해 리스트에 기입되는 응답 결과를 교정 기준 데이터로 접수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기본 교정 조건은 목표 치열의 악궁(arch form), 제1 기준 치아의 수평 방향 위치(A-P 위치), 각도(inclination) 및 수직 방향 위치, 제1 기준 치아와 제2 기준 치아 간의 교합 평면의 위치를 포함한다. 여기에서, 제1 기준 치아는 상악 1번 치아이고, 제2 기준 치아는 대구치(어금니)일 수 있다.
접수 관리부(210)는 목표 치열의 악궁의 형상에 대응하는 복수의 샘플 이미지를 교정 질의 항목에 삽입하여 치과 단말(100)에 제공할 수 있다. 예컨대, 접수 관리부(210)는 악궁의 확장 여부를 시각적으로 판단할 수 있는 샘플 이미지를 교정 질의 항목에 삽입할 수 있다.
진단 관리부(220)는 치과 단말(100)로부터 치열 데이터가 접수되는 경우 환자의 얼굴과 치열에 대응하는 진단 평가 항목을 치과 단말(100)에 제공할 수 있다. 진단 관리부(220)는 치과 단말(100)로부터 진단 평가 항목에 대한 응답을 제공받고, 진단 평과 항목에 대한 응답에 기반하여 추천 교정 옵션을 결정하여 치과 단말(100)에 제공할 수 있다.
여기에서, 진단 평가 항목은 환자의 입이 들어갈 필요성이 있는지 여부, 상악 전치의 수직 위치, 치아의 혼잡도, 하악 각도(mandibular angle) 및 전치 뻗음(flare out) 여부를 평가하는 항목일 수 있다. 그리고, 추천 교정 옵션은 발치/비발치 여부 및 기타 치료 옵션을 포함할 수 있다.
즉, 치과 의사가 환자의 얼굴과 치열 데이터를 기반으로 환자의 상태를 진단할 때 진단 평가 항목을 기준으로 하여 객관적인 진단이 가능하고, 투명 교정기 제작 요청 시 입력할 기본 교정 조건을 구체적으로 판단하기 위한 가이드를 제공할 수 있다.
초기 모델 생성부(230)는 치열 데이터에 대응하는 초기 모델을 생성한다. 초기 모델 생성부(230)는 치열 데이터로부터 치아와 잇몸을 분리하고, 치아의 장축을 검출하여 가상의 3차원 이미지로 초기 모델을 생성할 수 있다. 즉, 초기 모델 생성부(230)는 환자의 교정 전 치아를 3차원으로 구현하고, 3차원 방향으로 치아의 움직임에 대응하여 회전 가능한 이미지로 초기 모델을 생성할 수 있다.
셋업 모델 생성부(240)는 교정 기준 데이터를 기반으로 초기 모델의 치아를 재배열하여 셋업 모델을 생성한다. 셋업 모델 생성부(240)는 초기 모델에 기본 교정 조건을 대입하여 제1 및 제2 기준 치아를 배열하고, 나머지 치아들도 자동으로 배열하여 셋업 모델을 생성할 수 있다.
셋업 모델 갱신부(250)는 셋업 모델 생성부(240)를 통해 생성된 셋업 모델을 갱신할 수 있다. 셋업 모델 갱신부(250)는 셋업 모델을 세부적으로 수정하여 최종 셋업 모델을 생성할 수 있다. 셋업 모델 갱신부(250)는 치과 단말(100)에 최종 셋업 모델을 제공하고, 치과 단말(100)로부터 셋업 모델에 대한 피드백 결과를 제공받아 최종 셋업 모델을 갱신할 수 있다. 이와 같은 갱신 과정을 통해 정확한 셋업 모델을 생성할 수 있다.
중간 모델 생성부(260)는 초기 모델과 셋업 모델을 기초로 시계열적 교정 단계 별 중간 모델을 생성할 수 있다. 여기에서, 중간 모델 생성부(260)는 초기 모델과 셋업 모델 간의 편차에 대응하는 치아 별 이동량을 산출하고, 산출된 치아 별 이동량과 미리 설정된 치아 별 기준 이동량을 비교하여 치아 별 보조 교정물(attachment) 부착 여부를 판단할 수 있다.
통신부(270)는 치과 단말(100) 및 투명 교정기 제작 장치(300)와 통신하여 데이터를 송수신한다. 통신부(270)는 치과 단말(100)로부터 치열 데이터 및 교정 기준 데이터를 수신하고, 치과 단말(100)에 교정 질의 항목, 진단 평가 항목, 셋업 모델 및 중간 모델을 전송할 수 있다.
제어부(280)는 치아 모델 생성 장치(200)의 전체적인 동작을 제어하고, 접수 관리부(210), 진단 관리부(220), 초기 모델 생성부(230), 셋업 모델 생성부(240), 셋업 모델 갱신부(250), 중간 모델 생성부(260) 및 통신부(270) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 치아 모델 생성 장치에서 수행되는 치아 모델 생성 방법을 도시한 순서도이고, 도 4는 진단 평가 항목을 설명하는 예시도이고, 도 5는 초기 모델을 설명하는 예시도이며, 도 6은 셋업 모델을 설명하는 예시도이고, 도 7은 교정 부착물을 설명하는 예시도이다.
도 3에서, 먼저 접수 관리부(210)는 치과 단말(100)로부터 환자의 치열 데이터를 접수한다(단계 S101). 여기에서, 치열 데이터는 환자의 치열을 스캐닝한 스캔 이미지(STL 파일) 및 CT 촬영 이미지(CBCT 파일) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 치열 데이터가 환자의 치열을 본 뜬 치아 인상체(impression)를 기반으로 생성된 3차원 그래픽 이미지일 수 있다.
그 다음, 진단 관리부(220)는 환자의 얼굴과 치열에 대응하는 진단 평가 항목을 치과 단말(100)에 제공한다. 여기에서, 진단 평가 항목은 환자의 입이 들어갈 필요성이 있는지 여부, 상악 전치의 수직 위치, 치아의 혼잡도, 하악 각도(mandibular angle) 및 전치 각도 뻗음(flare out) 유무를 평가하는 항목을 포함할 수 있다. 진단 관리부(220)는 치과 단말(100)로부터 치과 의사가 진단 평가 항목에 대해 응답한 결과를 기반으로 추천 교정 옵션을 결정하여 치과 단말(100)에 제공한다(단계 S102).
예컨대, 진단 관리부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 얼굴 평가 항목(A), 상악 전치 수직 위치 평가 항목(B), 상악 전치 전방 경사 평가 항목(C), 치아의 혼잡도 평가 항목(D) 및 하악 각도 평가 항목(E)을 치과 단말(100)에 제공할 수 있다.
여기에서, 얼굴 평가 항목(A)에 대응하는 응답 결과는 입이 들어가면 좋음(A1), 현재 유지(A2) 및 입이 나오면 좋음(A3) 중 어느 하나로 선택할 수 있고, 상악 전치 수직 위치 평가 항목(B)에 대응하는 응답 결과는 상악 전치 노출 증가(B1), 상악 전치 노출 유지(B2) 및 상악 전치 노출 감소(B3) 중 어느 하나로 선택할 수 있다.
상악 전치 전방 경사 평가 항목(C)에 대응하는 응답 결과는 상악 전치 전방 경사 증가(C1), 상악 전치 전방 경사 유지(C2) 및 상악 전치 전방 경사 감소(C3) 중 어느 하나로 선택할 수 있다. 또한, 치아의 혼잡도 평가 항목(D)에 대응하는 응답 결과는 치아 혼잡 6mm 이상(D1), 치아 혼잡 0~6mm(D2) 및 치아 혼잡 0이하(D3) 중 어느 하나로 선택할 수 있다. 그리고, 하악 각도 평가 항목(E)에 대응하는 응답 결과는 하이 앵글(high mandibular angle)(E1), 노멀 앵글(normal mandibular angle)(E2) 및 로우 앵글(low mandibular angle)(E3) 중 어느 하나로 선택할 수 있다.
상기와 같은 진단 평가 항목에 대한 추천 교정 옵션은 발치/비발치 교정 및 이와 관련된 치료 옵션을 포함할 수 있다. 예컨대, 진단 평가 항목에 대한 응답 결과가 입이 들어가면 좋음(A1), 치아 혼잡 0~6mm(D2), 하이 앵글(E1), 상악 전치 뻗음 있음(C1, B1)인 경우 치과 단말(100)에 추천 교정 옵션을 발치 교정 필요로 제공할 수 있다. 이와 같은 진단 평가 항목은 치과 의사가 환자의 상태를 진단할 때 객관적인 진단을 가능하게 하고, 투명 교정기 제작 요청 시 입력할 기본 교정 조건을 구체적으로 판단하기 위한 가이드 역할을 수행할 수 있다.
그 다음, 접수 관리부(210)는 치과 단말(100)로부터 투명 교정기 제작 요청이 접수되는 경우 환자의 교정 후 목표 치열에 대응하는 기본 교정 조건을 교정 질의 항목으로 생성하여 치과 단말(100)에 제공하고, 치과 단말(100)로부터 교정 질의 항목에 대한 응답 결과에 대응하는 교정 기준 데이터로 접수한다(단계 S103).
여기에서, 기본 교정 조건은 목표 치열의 악궁(arch form), 제1 기준 치아의 수평 방향 위치(A-P 위치), 각도(inclination) 및 수직 방향 위치, 제1 기준 치아와 제2 기준 치아 간의 교합 평면의 위치를 포함할 수 있다. 제1 기준 치아는 상악 1번 치아이고, 제2 기준 치아는 대구치(어금니)일 수 있다.
그 다음, 초기 모델 생성부(230)는 치열 데이터에 대응하는 초기 모델을 생성한다(단계 S104). 예컨대, 초기 모델 생성부(230)는 도 5에 도시된 바와 같이, 환자의 치열 이미지(a)로부터 치아와 잇몸을 분리(segmentation)하고, 치아의 장축을 검출하여 가상의 3차원 이미지로 초기 모델(b)을 생성할 수 있다. 초기 모델(b)은 3차원 방향으로 치아의 움직임에 대응하여 회전 가능한 이미지일 수 있다.
그 다음, 셋업 모델 생성부(240)는 초기 모델에 기본 교정 조건을 대입한다. 예컨대, 셋업 모델 생성부(240)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 악궁(arch form)(A11)을 결정한다(단계 S105). 이때, 악궁은 발치/비발치 여부 및 악궁 확장 여부를 고려하여 결정될 수 있다.
그 다음, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 셋업 모델 생성부(240)는 제1 기준 치아(T1)의 수평 방향 위치(A12)를 결정한다(단계 S106). 셋업 모델 생성부(240)는 제1 기준 치아(T1)의 각도(A13)를 결정하고(단계 S107), 제1 기준 치아(T1)의 수직 방향 위치(A14)를 결정한다(단계 S108).
그 다음, 셋업 모델 생성부(240)는 제2 기준 치아(T2)의 수직 방향 위치를 결정하여 교합 평면(A15)을 결정한다(단계 S109). 상기와 같은 과정에 의해 셋업 모델 생성부(240)는 제1 및 제2 기준 치아(T1, T2)를 기본 교정 조건에 맞게 배열하고, 나머지 치아들을 자동으로 악궁(A11) 상에 배열하여 셋업 모델을 생성한다(단계 S110). 셋업 모델은 셋업 모델 갱신부(250)에 의해 갱신될 수 있고, 완성된 셋업 모델은 치과 단말(100)에 제공될 수 있다.
중간 모델 생성부(260)는 치과 단말(100)에 의해 검토되어 승인된 셋업 모델을 기초로 시계열적 교정 단계 별 중간 모델을 생성한다(단계 S111). 이때, 중간 모델 생성부(260)는 초기 모델과 셋업 모델 간의 편차에 대응하는 치아 별 이동량을 산출하여 치아 별 보조 교정물(attachment) 부착 여부를 자동으로 결정할 수 있다.
이를 위해, 중간 모델 생성부(260)는 치아 별 이동량과 미리 설정된 기준 이동량을 비교하여 보조 교정물(attachment) 부착 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 특정 치아의 기준 이동량이 약 2mm이고, 초기 모델과 셋업 모델 간의 편차로부터 산출된 해당 치아의 이동량이 약 2.5mm이면 중간 모델 생성부(260)는 도 7에 도시된 바와 같이, 해당 치아에는 보조 교정물(A16) 부착이 필요한 것으로 판단하여 치아 단말(100)에 보조 교정물(A16)이 부착된 중간 모델을 제공할 수 있다. 이와 같은 중간 모델은 투명 교정기 제작 장치(300)에 제공되어 실물 투명 교정기로 제작되고, 치과 병원에 배달되어 환자에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 투명 교정기 제조 시스템
100: 치과 단말
200: 치아 모델 생성 장치
300: 투명 교정기 제조 장치

Claims (12)

  1. 치과 단말로부터 환자의 치열 데이터가 접수되면 상기 환자의 얼굴과 치열의 상태를 평가하는 진단 평가 항목을 선택 가능한 세부 항목으로 상기 치과 단말에 제공하고, 상기 치과 단말로부터 상기 진단 평가 항목에 대한 선택을 응답 결과로 제공받아 추천 교정 옵션을 결정하여 상기 치과 단말에 제공하는 진단 관리부;
    상기 환자의 치열 데이터를 접수하고, 상기 추천 교정 옵션이 상기 치과 단말에 제공된 상태로 상기 치과 단말로부터 투명 교정기 제작 요청이 접수되면 리스트의 형태로 상기 환자의 목표 치열에 대응하는 기본 교정 조건에 대한 교정 질의 항목을 생성하여 상기 치과 단말에 제공하고, 상기 치과 단말로부터 상기 교정 질의 항목에 대한 응답을 교정 기준 데이터로 접수하는 접수 관리부;
    상기 치열 데이터에 대응하는 초기 모델을 생성하는 초기 모델 생성부; 및
    상기 교정 기준 데이터를 기반으로 상기 초기 모델의 치아를 재배열하여 셋업 모델을 생성하는 셋업 모델 생성부를 포함하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치열 데이터는 상기 환자의 치열을 3차원으로 촬영한 치아 이미지를 포함하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기본 교정 조건은 상기 목표 치열의 악궁, 제1 기준 치아의 수평 방향 위치, 각도, 수직 방향 위치 및 상기 제1 기준 치아와 제2 기준 치아 간의 교합 평면의 위치를 포함하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 기준 치아는 상악 1번 치아이고, 상기 제2 기준 치아는 대구치인 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 접수 관리부는 상기 악궁의 형상에 대응하는 복수의 샘플 이미지를 상기 교정 질의 항목에 삽입하여 상기 치과 단말에 제공하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 셋업 모델 생성부는 상기 초기 모델에 상기 기본 교정 조건을 대입하여 상기 제1 및 제2 기준 치아를 배열하고, 나머지 치아를 자동으로 배열하여 상기 셋업 모델을 생성하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초기 모델 생성부는 상기 치열 데이터로부터 치아와 잇몸을 분리하고, 상기 치아의 장축을 검출하여 가상의 3차원 이미지로 상기 초기 모델을 생성하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초기 모델과 상기 셋업 모델을 기초로 시계열적 교정 단계 별 중간 모델을 생성하는 중간 모델 생성부를 더 포함하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중간 모델 생성부는 상기 초기 모델과 상기 셋업 모델 간의 편차에 대응하는 치아 별 이동량을 산출하고, 상기 산출된 치아 별 이동량과 미리 설정된 치아 별 기준 이동량을 비교하여 치아 별 보조 교정물(attachment) 부착 여부를 판단하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 진단 평가 항목은 얼굴 평가 항목, 상악 전치 수직 위치 평가 항목, 상악 전치 전방 경사 평가 항목, 치아의 혼잡도 평가 항목 및 하악 각도 평가 항목 중 적어도 어느 하나를 포함하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 추천 교정 옵션은 발치 여부를 포함하는 투명 교정기 제조용 치아 모델 생성 장치.
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